99 年度專題論文發表

題目：麻纖維 /PLA複合材料之製備及其性質研究

指導老師：陳建文專題學生：陳建銘

一、前言

分子材料工業的迅速發展給人類生活帶來很多的便利，但是大量以石油為原料製成的不同種類的塑料，如聚烯烴、聚苯乙烯、聚氯乙烯等，在使用後因為無法降解而對環境產生破壞。

1-1實驗動機及目的

PLA具有可生物降解性，良好的機械性能，熱塑性，無毒、無刺激性，且易加工成型。

麻纖維的種類繁多，可分為從麻植物之幹、莖或葉脈所取下之纖維，麻纖維的特徵是粗而硬且缺乏彈性、取得來源豐富、具有生物可分解性、屬於再生資源、低密度、無皮膚刺激性、製造過程不會釋出二氧化碳。

二、實驗

1. 麻纖維 (Kenaf 槿麻 )2. 聚乳酸 (polyactic acid ， PLA)3. [A]矽烷偶合劑 Pheny;triethoxysilane,98%。4. 丙酮 (Acetone) ，工業級丙酮。5. [B]矽烷偶合劑 3-[-2-(2-

Aminoethylamino)ethylamino]propyl-thimthoxysilane,tech

2-1材料及藥品

1. 烘箱2. 傅立葉光譜分析儀 (FT-IR ， Bio-Red Digilab FTS-

40)3. 熱壓成型機 (GT-7014-A，高鐵科技股份有限公司 )4. 雙螺桿混練機 (SHJ-20，南京杰業擠出裝備股份有限公司 )

5. 熔融指數機 (GT-710，高鐵科技股份有限公司 )6. 微電腦系統拉力試驗機 (HUNGTA ， DUPONT 2200)7. 洛氏硬度試試機 (FR-IE ， FRT1361 明昱科技儀器有限公司 )

8. 切料機9. 電子天平 (GL-210)10.平板磁石攪拌器 (Whatman ， 9970-802NA)11.熱微分重量分析儀 (TGA ， Du Pont 2200)

2-2儀器與設備

2-3.1純麻纖維混 PLA的製備

2-3實驗步驟

2-3.2對麻纖維進行改質

2-3.3改質麻纖維混 PLA的製備

三、結果與討論

3-1經過 A 矽烷偶合劑改質的麻纖維的 FT-IR光譜

3-2經過 B矽烷偶合劑改質的麻纖維 FT-IR圖

3-3純麻纖維 FT-IR圖

試品名稱 最大力量(kgf)

抗拉強度 (kgf/mm2 )

破壞功(kgf/mm2 )

楊氏係數(kgf/mm2 )

伸長率 (%)

PLA 250.09 4.90 905.97 40.05 75% 麻 /PLA 97.18 2.41 160.14 21.53 410% 麻 /PLA 137.01 3.27 354.53 24.12 615% 麻 /PLA 126.28 2.71 237.45 27.06 420% 麻 /PLA 72.39 1.69 146.01 20.71 35%改質麻 /PLA

170.29 3.97 436.12 35.99 4

10%改質麻 /PLA

145.00 3.28 425.65 28.06 6

15%改質麻 /PLA

94.58 2.08 164.74 22.34 4

20%改質麻 /PLA

87.63 2.04 147.70 24.66 3

3-4 麻 /PLA複合材料的抗拉強度

 

試樣種類 HRR 60kg 1/4”ø 未改質麻纖維 /PLA 改質麻纖維 /PLA

純 PLA 96.4 96.45% 麻 /PLA 79.6 87.110% 麻 /

PLA 78.3 86.2

15% 麻 /PLA

77.1 81.9

20% 麻 /PLA

65.4 72.0

3-5 麻 /PLA複合材料洛氏硬度

3-6麻纖維 /PLA複合材料之熔融指數

試驗所用重錘總重 325g

3-7麻纖維 /PLA複合材料之熱變形量

0.05

0.1 0.15

0.2 0.25 0.3 0.35 0.4

純 PLA 40 40 44 50 56 60 62 665%麻 /PLA 48 48 54 58 58 66 70 72

10%麻 /PLA

70 70 70 72 74 74 76 76

15%麻 /PLA

60 68 70 70 70 70 70 78

20%麻 /PLA

60 60 70 70 70 74 76 76

5%改質麻 /PLA

44 44 48 56 56 60 66 74

10%改質麻 /PLA

48 48 50 50 56 62 64 76

15%改質麻 /PLA

60 62 62 66 70 72 74 78

20％改質麻 /PLA

68 68 70 76 78 78 78 78

溫度

樣 品 名

變 形 量(mm)

3-8麻纖維 /PLA複合材料熱裂解溫度與在 600℃的殘餘量關係表圖

Sample 熱裂解溫度 (℃) 在 600℃的殘餘量(%)

純 PLA 352.02 0.404%

5% 麻 /PLA 352.14 2.309%

10% 麻 /PLA 353.83 2.147%

15% 麻 /PLA 346.98 2.397%

20% 麻 /PLA 345.61 4.388%

5%改質麻 /PLA 344.43 1.950%

10%改質麻 /PLA 355.38 0.259%

15%改質麻 /PLA 344.89 3.256%

20％改質麻 /PLA 345.80 4.224%

四、結論

由以上之結果可以得到下列之結論：

1.麻纖維可以經矽烷偶合劑改質使具有矽烷基的結構。

2.改質過麻纖維 /PLA複合材料機械性質較未改質麻纖維 /PLA複合材料高，但均低於純 PLA材料。

3.麻 /PLA複合材料的熔融指數方面，加入麻纖維量愈多，熔融的流速加快，熔融指數增加。而經改質的麻纖維 /PLA複合材料熔融指數小於未改質麻纖維的複合材料。

4.混入麻纖維愈多其熱變形溫度有逐漸提升的趨勢。5.混入麻纖維 15%以上， PLA複合材熱裂解溫度明顯下降。

五、參考文獻

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